Quarkonia et saveurs lourdes : mesures et reconstruction au SPS Philippe Pillot, Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie Dispositif expérimental.

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1 Quarkonia et saveurs lourdes : mesures et reconstruction au SPS Philippe Pillot, Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie Dispositif expérimental Reconstruction, performances Sélection des données Méthodes dextraction de la production du J/ Corrections, systématiques

2 ~ 1m Spectromètre à muons Aimant toroïdal Mur de fer Absorbeur hadronique Zone cible faisceau NA38 NA50 NA60 Charmonium et charme ouvert étudiés via leur désintégration muonique µ µ FILTRE A MUONS HODOSCOPE DE FAISCEAU BOITE CIBLE TELESCOPE A VERTEX Dipole magnétique 2.5 T FAISCEAU IC Pas à léchelle Spectromètre à muons hérité de NA38 ZDC pour mesurer la centralité Nouvelle région cible pour NA60 : Télescope à vertex dans un dipôle Hodoscope de faisceau Compteur dinteraction ZDC

3 Reconstruction du vertex dinteraction < 20 µm dans le plan transverse < 200 µm le long de laxe du faisceau Reconstruction précise pour N Traces 4 Lalignement est crucial pour atteindre les résolutions optimales Séparation claire des 8 cibles dindium

4 µ µ Détermination précise de lorigine des muons Amélioration de la résolution en masse Réduction du bruit de fond combinatoire Efficacité de matching de 70% (autour du ) Erreurs de matching fakes Reconstruction de la trajectoire des muons Le « matching » est suivi dun fit global pour améliorer la précision de reconstruction des caractéristiques cinématiques des muons (utilisation dun filtre de Kalman). Pas didentification intrinsèque des muons « matching » = mise en concordance, à la fois en position et en impulsion, des muons reconstruits dans le spectromètre avec les traces mesurées dans le télescope à vertex. inverse momentum [(GeV/c) -1 ] 10 20 30 40 50 60 offset resolution ( m)

5 Mesure de la centralité de la collision Le modèle de Glauber permet de relier les mesures de centralité aux observables L, N part, N coll, …(prend en compte les résolutions expérimentales) Mutiplicité dans le VT E ZDC E ZDC = N spect 158 GeV + N part centrale Cible Projectile périphérique E ZDC (NA50 et NA60) Multiplicité (NA50 et NA60) E T (NA38 et NA50) J / L Projectile cible

6 Analyse : sélection des données Qualité des données (fonctionnement des détecteurs, …) Position du vertex dinteraction et élimination des ré-interactions : Utilisation du télescope à vertex (NA60) Utilisation de cibles segmentées avec des scintillateurs (NA38) ou des détecteurs Cerenkov (NA50) pour identifier la ciblette touchée. Elimination des superpositions dévénements : Coupures temporelles : Hodoscope de faisceau, Compteur dinteraction (NA60) Utilisation des détecteurs de centralité (NA50) Origine des dimuons : Coupure P×D targ sur la position extrapolée des muons au niveau du vertex dinteraction Utilisation du « Matching » : le dimuon doit provenir du vertex primaire (NA60) Coupures cinématiques ( y lab, cos( CS )) spectromètre seul spectromètre + télescope J/ M J/ : 105 70 MeV/c 2

7 Extraction du rapport de production J/ / DY Ajustement au spectre en masse dans la région M > 2.2 GeV/c 2 : J/ et, déformés par les effets dappareillage Désintégrations corrélées DD (corrélées car au SPS au plus 1 paire DD crée) Processus Drell-Yan Bruit de fond combinatoire issu des désintégrations décorrélées de pions et kaons Fakes (mauvaise reconstruction ou identification des muons dans le télescope à vertex de NA60) Formes obtenues par simulation (Pythia avec GRV94_LO + GEANT 3) + normalisation par ajustement des données Formes + normalisation obtenues à partir des données J/

8 Evaluation du bruit de fond combinatoire Utilisation des dimuons de même signe. 2 méthodes : Mélange dévénements Prend en compte les différentes acceptances et lalgorithme de trigger du spectromètre Réplique les offsets des muons individuels pour reproduire les distributions doffset des dimuons = 1 grâce à la coupure image : élimination des muons qui nauraient pas été acceptés si ils avaient eu le signe opposé. Prend en compte les effets dus à la conservation de la charge électrique (évalué par simulation Venus) Evénement 1 Evénement 2 Evénement mixé test de qualité

9 Evaluation des « fakes » « fakes » faux dimuons issus dune erreur de reconstruction et/ou didentification des muons dans le télescope ( < 10% du bruit de fond combinatoire) 2 méthodes de soustraction : Superposition dun cocktail de dimuons simulés avec les données réelles, reconstruite comme les données réelles, pour évaluer la proportion de fakes (utilisé pour lanalyse des dimuons de basse masse) Mélange dévénements : Malheureusement les contributions du bruit de fond combinatoire et des fakes obtenues par mélange dévénements ne sont pas indépendantes. Solution : soustraire la contribution du bruit de fond combinatoire aux fakes avant de soustraire ces derniers ou vice-versa. += fakes

10 Procédure dajustement du spectre en masse Spectre en masse ajusté en plusieurs étapes. Exemple de la procédure dajustement de NA60 : Bruit de fond fixé à partir de létude des dimuons de même signe. DY ajusté dans la région M > 4.2 GeV/c 2 (seule la norme est libre) DD ajusté dans la région M [2.2,2.5] GeV/c 2 (seule la norme est libre) J/ et ajusté dans la région M [2.9,4.2] GeV/c 2 (normes libres ainsi que M 0J/ et J/ (M 0 M 0J/ et J/ )) Extraction du nombre de J/ Extraction du nombre de DY détectés dans la région M [2.9,4.5] GeV/c 2.

11 Corrections, étude des systématiques Correction de lacceptance du détecteur (évaluée par simulation) pour obtenir les nombres de J/ et de DY effectivement produits Correction disospin pour pouvoir comparer nos résultats à ceux obtenus avec dautres types de collisions (Pb-Pb, S-U, …) Tests de stabilité pour évaluer les erreurs systématiques : Sélection des données Choix de la paramétrisation des PDF dans les simulations (les analyses ont récemment été refaites avec GRV94_LO) Contribution du bruit de fond et du DD Forme du J/ Procédure dajustement du spectre en masse ( 1.018 dans les collisions In-In)

12 Analyse directe du J/ Analyse directe du J/ Lanalyse du rapport J/ / DY est limitée par la faible statistique au delà de 4.2 GeV/c 2 (utilisée pour normaliser le DY) Nouvelle analyse : comparaison directe du nombre de J/ détecté avec la prédiction du modèle de Glauber prenant uniquement en compte labsorption nucléaire normale Pas de soustraction du bruit de fond, pas de fit du spectre en masse Pas de normalisation absolue : on normalise le rapport J/ mesuré / J/ attendu (intégré sur la centralité) avec le rapport J/ / DY mesuré / J/ / DY attendu N J/

13 Etude des systématiques Systématiques attendues plus importantes que dans le cas du rapport J/ / DY : Sélection des données Soustraction du continuum sous le J/ Paramétrisation des densités nucléaires dans le modèle de Glauber Paramètres dajustement du modèle de Glauber sur les données expérimentales (mesures du ZDC en trigger « minimum bias ») Normalisation à la courbe dabsorption normale pp (J/ ) et abs Normalisation au rapport J/ / DY

14 Et maintenant, les résultats …

15 Zoom sur la région cible de NA60 Hodoscope de faisceau Strips de Silicium fonctionnant à 130 K pour améliorer la tenue aux radiations 16 plans de pixels de silicium de 50 425 µm 2 ~ 800 000 pixels Télescope à vertex Dipôle Absorbeur hadronique Cible Position du vertex versus position du faisceau

16 Simulations J/ et générés avec des fonctions paramétrées pour reproduire les distributions en rapidité et impulsion transverse mesurées. Reconstruits comme les vrai données. J/ sans télescope à vertex avec télescope à vertex J/ Fonction dajustement : pour avec

17 Simulations DY généré avec Pythia et les PDF de GRV94_LO Somme pondérée des contributions p-p, p-n, n-p, n-n DD généré avec Pythia et les PDF de GRV94_LO Fonction dajustement (DY et DD) :